污水处理厂污泥系统设计特点研究

2021-01-24秦伟

四川水泥 2021年2期

秦伟

（山西省太原市太原市城乡规划设计研究院，山西太原 030002）

0 引言

污水处理厂是促进城市稳定运行的重要环节，能够帮助进一步降低人类生产活动对环境的影响。在新时代发展背景下，人们对于环境的关注不断提升，而在日常生产生活中会形成大量污水，如果不加处理，便会对生态环境造成严重影响，为此需要采取有效措施，进行科学处理，在降低环境影响的基础上，提升水资源利用效率，促进实现可持续发展。

1 污泥处理现状

在现代化背景下，随着社会进步和科技发展，城市中的工业污水以及生活污水相关截留率也得到了明显提升，通过不断创新改善污水处理效率，进一步提升了全世界范围内的污水处理速度，而对应污泥总量也明显扩大。我国城市化发展速度不断加快，社会经济持续发展，对于生态环境破坏影响也越加明显，人们环保意识的提升进一步推动了环保产业发展，国家相继推出综合处理、综合收集的发展政策，而城市中的污水处理厂发展规模也持续扩大，对于污水处理水平以及覆盖范围不断，处理水平不断提升，已经获得了突出的污水治理效果。但在污水处理中，其中的伴生产品污泥逐渐变成一项亟待解决的问题，需要进一步发展污泥处理技术。而污水处理厂中的污泥处理系统普遍存在各种缺陷和设施不足等问题。基于该种条件下，如果直接将污泥排放到自然环境当中不可避免会造成严重的二次污染问题。但因为污泥处理中需要投入较高的成本，所以我国污泥处理方面依然是以传统模式下的卫生填埋方式为基础手段。该种处理方式进一步加大了环境压力。

环境保护和城市化建设的协同发展是当下促进社会经济稳定发展的基础保障，水环境治理同时也是环境治理的重点内容。随着污水排放标准的提升，污水处理厂加大了污水处理力度，同时污泥产量也相继提升。当下，国际中对于污泥处理普遍采取的方法是以减少填埋作为基础指导，采取先进科技手段尽快把各种污泥废弃物进一步转化成可再生资源，从而促进末端产物能够顺利实现有效的回收利用。污泥处理相关方案具体包括土地处理、农肥利用、焚烧和干燥、污泥消化等方式，借助污泥厌氧消化手段，对污水处理厂中的污泥进行有效处理是促进资源重复利用的合理手段之一，在处理过程中无需消耗过多能源，同时还会形成剩余能量[1]。

2 污水厂现状分析

某一污水处理厂主要位于该城市的西南方向，该片区域内拥有一条 400米宽，600米长的自然冲沟，地下水位处于地下约1米左右位置。污水厂相关设计规模是每天处理四万立方米的污水，远期目标是每天处理八万立方米的污水，属于一个二级规模的污水处理厂，其中厂内的污水主要是以生活污水为主，其中BOD5/COD的比值为0.5，污水经过处理后，相关出水质量需要满足我国《污水排放综合标准》中的一级标准要求。

3 污泥系统基础设计原则

污水处理厂整体运行生产质量，通常会受到污泥系统运行质量的影响，为此需要针对污泥系统进行合理设计，保障污泥系统的运行稳定性，在具体设计工作中应该认真遵守以下基础原则：即方便系统运行管理，有效简化污泥系统处理过程。想要污泥系统满足上述运行原则，应该对污水处理厂中的处理工艺进行合理选择，重视剩余污泥整体稳定性，关注剩余污泥具体产量多少。通过针对污水处理工艺实时对比分析后，选择最佳处理方案。最终确定卡鲁塞尔氧化沟处理方案，通过该种工艺进行处理，能够形成相对简单的污泥系统，因为氧化沟是延时曝气法的一种，所形成的污泥具有相对较长的泥龄，而氧化沟内的污泥已经完成了好氧稳定，不需要再次针对污泥实施消化设施，针对剩余污泥中只需进行浓缩脱水处理便能够顺利外运[2]。

4 污水处理厂内污泥系统设计分析

4.1 关键设计条件

对于污水处理厂内的污泥通常是率先经过浓缩机实施有效处理，随后适当添加化学调理药剂，针对污泥实施调理改性，将处理后的污泥泵送到压滤机中实施脱水处理。污水处理厂内污泥系统相关设计条件主要包括进水水质设计以及出水水质设计，其中进水水质的设计要求如下，其中CODCR的要求是每升400毫克，BOD5的要求是每升200毫克，SS的要求是每升250毫克，TN的要求是每升35毫克，TP的要求是每升5毫克，至于水温方面的要求是冬季大于10度，而夏季小于25度。具体水质设计要求如下BOD5要求是每升20毫克，TP要求是每升1毫克，TM要求是每升15毫克，CODcr要求是每升60毫克，SS要求是每升20毫克。在污泥系统设计中应该充分满足上述要求。

4.2 准确计算污泥剩余量

因为污水处理厂中的各种处理工序较为复杂繁琐，处理流程相对较长，因此为了避免出现堵塞或流程中断等问题，促进整个处理流程实现高效、顺利发展，则应该兼顾污水处理整体效果和局部处理效率，对各个处理环节进行严格把控，关注各个环节处理效率和处理能力，了解各个水池水箱的缓冲能力和容量，确保整个系统维持协调发展状态，彼此进行有效配合。促进整个处理系统实现一体化控制目标，全面采集各个流程内各个环节运行参数信息，合理进行设备选型设计。

在污泥系统设计中，计划氧化沟内固体挥发浓度是每升4克，而具体泥龄是二十天，则所形成的挥发性污泥增加容量是每天 2323千克。已知终沉池内的污泥回流浓度是每升4克，而近期污水处理厂平均每天所生产的污泥含水率是99.2%，平均每天的剩余污泥总量是830立方米，至于污泥干重则是每天6640千克。

4.3 核心构筑物设计

污水处理厂中的污泥系统具体工艺流程如下，终沉池内将污泥排出，运送至污泥泵房内，随后回流污泥泵会将污泥传送到氧化沟，剩余污泥泵会将污泥传送到储泥池当中，通过浓缩脱水机机械进行处理后，形成泥饼外运。污泥泵房设计中，需要在污泥泵房中设置两组污泥泵，其中一组污泥泵是回流污泥泵，而另外的则是专门运输剩余污泥泵。调理池中，会添加调理药剂，对泥浆进行有效处理，同时促进细胞内部水分的全面释放，促进污泥颗粒集聚，改变泥浆整体脱水性能以及持水性能。经过改性后所得到的污泥基于柱塞泵高压作用下被进一步送入弹性板框式压滤机中实施压滤处理，最终能够得到含水率为60%左右的泥饼。在污泥系统设计中，应该联系污泥状态合理选择添加的药剂含量，为了进一步简化系统操作流程，可以设计为自动化控制模式。弹性板压滤机包括翻板排液系统、拉板机构、滤布、弹性板框、液压系统以及机架等部分构成。处于液压系统相关压力作用下，会针对腔室内泥浆实施有效的压滤处理，促进实现固液分离。

在污泥泵房设计中，应该充分考虑污水处理厂中的未来流量变化，合理设计建筑大小，同时根据污水处理厂中的近期污泥流量，合理进行设备选型。因为污泥回流量远远超出剩余污泥量，所以根据单合回流污泥泵远期在7到8分钟的具体流量分析，设计相关容积是158立方米。回流污泥泵在最高回流量阶段，将近 100%的条件下，选择三个大型潜污泵，两个正式应用，其中一台作为备用设备，为了促进回流污泥量实现自动化控制目标，可以针对其中回流污泥泵额外设置变频调速装置进行自动化控制。在针对剩余污泥泵进行设计选型中，应该考虑浓缩脱水机装置的实际运行状况以及相关设备的运行参数。此次项目中根据污水处理厂中的近期流量，选择两个潜污泵，一个作为正式应用，一个作为备用。

储泥池设计中，为了促进污泥脱水机能够实现稳定、有序运行，可以在污泥脱水机前额外设置储泥池，该储泥池的具体容积按照最近1到2个小时中的污泥剩余量进行综合考虑，具体容积是58立方米。在设计污泥脱水间的过程中，根据远期流量变化进行综合考虑，合理设计建筑大小，建筑面积总和是610平方米。内部设置有出泥间、脱水机装置室、配电控制室、加药室以及螺杆泵室。根据近期污水处理厂中的具体流量对脱水机械设备进行合理选型。污泥脱水可以选择MPD-1600型的浓缩转鼓脱水机，一共选择两台装置，其中一个应用于正式生产，另外一个当成备用。设备相关技术参数如下：设备整体处理能力如下每小时60到70立方米，滤带宽度为1.6米，在进行脱水后，所得滤饼的固化率在20%到25%之间，结合污水处理厂的远期发展规划考虑，额外增设一个脱水机，其中一个当成备用，而另外两个应用到正式生产当中。

污泥系统中的絮凝药添加设备应该按照脱水机具体型号选择相应配套装置，考虑到整体投资经济性以及设备运行稳定性，可以单独选择一套加药设备，远期可以考虑选择设置两套加药装置。污泥螺杆泵相关设备参数和脱水机具体处理能力之间互相配套。在近期发展中可以选择两个螺杆泵，其中一个当成备用，一个正式应用生产，结合远期发展考虑，可以额外增加，一个作为备用，两个应用到生产当中。在污泥系统设计中，针对脱水处理后所形成的泥饼可以借助无轴螺旋传送装置运输到出泥间。相关出泥间具体建筑面积是145平方米，内部设置通风、上下水以及采暖装置。污泥脱水间中相关工艺装置全部选择自动化控制措施，同时污泥泵房中的水泵也采取自动化运行控制，可以从中体现出来。污泥系统中的自动化控制装置可以设置于污泥脱水间中的配电控制室内，相关配电控制室整体建筑面积在 25平方米左右。

污泥系统相关高程设计中，具体特征如下，终沉池内的排泥工作可以选择水力排泥方式进行处理，根据相应的设计规范条件，在初沉池的条件下，对应静水头应该在1.2米以上。通过参观各种污水处理厂能够发现，为了后期发展中进一步降低构筑物埋深，通常会把静水头对应数值设置为1.5米。在实际运行后可以发现经常会出现排泥受阻问题，无法顺畅将污泥排出。此次在污泥系统设计过程中，对以往工作经验进行认真分析，吸收工作教训，于污水处理厂的污泥系统整体平面竖向设计过程中，可以分别在一低一高两种厂坪中合理设置污泥系统以及水系统。此外对于终沉池中的水力排泥静水头可以选择3米，促进排泥工作的顺利实施。

污泥系统自动化控制中的设计特征如下，通过对各个污水处理厂进行全面参观、研究分析，能够发现污泥系统在实际运行中，不可避免会受到各种人为因素的影响和干扰，而该种方法所导致的最终后果便是设备运行不稳，容易出现各种波动。同时污泥系统处理后所形成的泥饼含水率也呈现出较大的变化，忽高忽低，直接影响了污水处理厂中的污泥系统处理效果，降低整体出水质量。在此次的污泥系统设计中，为了有效预防上述问题发生，需要结合污泥系统实际运行规律，合理设计全过程自动化控制。可以于污水处理厂中的污泥泵房内额外增设液位计以及污泥浓度的测试装置，可以将污泥电池流量计合理设置在污泥回流管道当中，同时将液位计额外设置于储泥池内，于污泥脱水机装置前，可以额外设置电磁流量计。污泥系统整体运行操作在实施自动化控制中，可以联系污泥泵房内污泥剩余浓度数值以及污泥液位变化调整其他运行参数，借助相关数据参考，可以合理确定脱水机运行时间以及开启时间，确定絮凝剂的添加容量，进行科学控制。污水处理厂内相关污泥系统的运行管理和设计质量会对污水处理厂中的出水水质产生直接影响，为此需要污水处理厂中的设计人员以及高层管理者应该提高重视，为了促进污泥系统实现简化操作，减少各种人为因素影响和干扰，可以选择自动化控制以及全程监控方式进行科学管理。